美军倾斜旋翼机 V-22“鱼鹰”飞机

2009年10月20日，美国国防部宣布，作为驻阿美军正常轮换计划的一部分，美国将从下个月起向阿富汗陆续派驻一个新型V-22“鱼鹰”多用途飞机中队和三个作战旅。美国国防部发言人惠特曼当天在五角大楼例行记者会上说，“鱼鹰”多用途飞机将首次在阿富汗战场亮相，用于支持美军在阿南部打击塔利班的军事行动。在V-22“鱼鹰”飞机研制发展的二十多年中，技术困难层出不穷，飞行事故接二连三，各种非议和猜忌更是不绝于耳，但其最终还是冲破重重阻碍，得到了美国海军陆战队的充分认可，成为了美国海军陆战队的“未来之星”。

“变幻多姿”的倾转旋翼机

历尽艰辛终于拨云见日

二十世纪五六十年代，美国、加拿大及欧洲的一些公司竞相掀起了一股研制集直升机和固定翼飞机优点于一体的倾斜旋翼机的热潮。最初，许多航空专家对研制这种飞机寄予厚望。但由于这种飞机的设计结构复杂，尤其是在对机翼旋转结构和旋转式短舱结构的研制方面长期难以取得突破性进展，再加上试飞时机毁人亡的事故接连发生，因此，许多国家先后放弃了研制。

倾转旋翼机是一种既具有常规直升机垂直起降和空中悬停能力，又具有涡轮螺旋桨飞机高速巡航飞行能力的旋翼飞行器，其飞行速度、高度和经济效益都大大超过了现代直升机。因此，倾转旋翼机引起了各国军事专家和航空界的浓厚兴趣，是21世纪航空器发展趋势之一。所谓“倾转旋翼”，简单地说，就是指飞机依靠旋翼倾转来调节飞行技术状态。具体方案是在机翼两端分别安上发动机短舱，内装涡轮发动机用以驱动旋翼系统。该型机的关键是发动机短舱可以绕机翼轴进行由朝上到朝前及由朝前到朝上的直角转动，并且要求这两套动作完整连续，一般在十几秒钟内完成。这样就可以改变旋翼的推力方向。当发动机短舱呈水平状态时，旋翼就变成了螺旋桨，加上原有的一段机翼，飞机就变成了涡桨固定翼飞机了。反之，则变成一架双旋翼或多旋翼的直升机。

“倾转旋翼机”方案源自美国贝尔公司，该方案认为：当重航空器以直升机模式垂直起飞后，便可以将其“旋翼”向前“倾转”约90度而成为“螺旋桨”、使该航空器“受控”地转换为飞机模式进行水平飞行的；反之则亦然。1951年，美国贝尔直升机公司在美空军的支持下开始研制XV-3倾转旋翼机，XV-3型的原型机于1955年8月进行了首次垂直起降试飞，1958年12月进行了旋翼转换90度的飞行，整个转换过程仅需10分钟。XV-3转型倾转旋翼机的成功飞行试验，证实了该型机具有强大的生命力，引起了美国航空和军方的高度关注。1972年，贝尔公司开始了一项全新的，以涡轴发动机为动力的XV-15型倾转旋翼机的研发，XV-15原型机于1977年5月试飞。1981年，XV-15原型机在法国巴黎航展上亮相，并进行了飞行表演。1982年，贝尔直升机公司和波音直升机公司根据美国国防部提出的多用途垂直起降飞机研制计划（JVX计划），开始在XV-15验证机的基础上联合研制倾斜旋翼机。该项目当时是由美国陆军负责。但是，没过一年美国陆军便决定放弃研制计划，值得庆幸的是，美国海军陆战队却对该机产生了浓厚的兴趣，并最终成为该机的主要客户。1985年1月，这种飞机被命名为V-22“鱼鹰”飞机，首架原型机于1988年5月出厂，1989年3月首飞，同年9月又进行了从直升机飞行方式转换成固定翼机飞行方式的首飞。1990年12月4-7日，V-22“鱼鹰”飞机在美海军“大黄蜂”号航空母舰上进行了海上试飞，并于当年年底前完成了一系列试飞。尽管如此，美国国会和国防部对这种独一无二的飞行器态度仍然极为冷淡，并在1990财年和1991财年停止为该机研制计划拨款，一年以后又开始恢复拨款，但数额十分有限，且仅限于科研设计和试验。在此后的发展中，V-22“鱼鹰”飞机更是历尽艰辛。

正在执行空中受油的V-22“鱼鹰”多用途飞机

按最初计划，美国国防部应采购913架四种型号的“鱼鹰”飞机，它们是海军陆战队使用的MV-22飞机，海军使用的HV-22飞机，空军的CV-22飞机及SV-22A飞机。但由于美国国防部对研制计划消极抵触，结果研制SV-22A飞机的计划全部被取消，整个的采购数量减少到657架。美军减少采购数量的原因为：一是研制经费过高，如果按照1997年的价格来计算，每架飞机的研制经费高达4200万美元；二是安全性差，V-22“鱼鹰”飞机一直事故频发，其中光是7架原型机就毁了4架。1991年6月11日，一架“鱼鹰”飞机在试飞中突然坠毁，造成两名人员受伤。1992年7月20日，又一架实验型的“鱼鹰”飞机准备在加利弗尼亚匡蒂科海航站降落时坠入波多马克河，造成3名陆战队员和4名平民百姓丧生。2000年4月8日，一架“鱼鹰”飞机在进行作战评定飞行中突然坠毁，造成19人丧生。2000年12月11日晚，又一架美海军陆战队的MV-22“鱼鹰”飞机在北加利福尼亚州进行训练时坠毁，4名机组人员全部遇难。次日（即2000年12月12日），美国国防部就下令推迟这种创新的倾转旋翼飞机的大规模生产。这两次严重飞行事故，更是将早就该完成作战评估的新概念飞行器——V-22“鱼鹰”飞机推向了失败的边缘，甚至差点葬送了它的前程。 然而，“鱼鹰” 飞机几度恢复飞行试验后，美国海军使用试验与评估部队终于确认V-22“鱼鹰”飞机达到了作战效能和作战适用性要求，美国海军陆战队也认为该项目基本上接近了可以大批量生产的阶段。

奥巴马走下V-22“鱼鹰”飞机，被指“胆子够大”

盛名之下凸显强悍性能

飞行速度较高，加减速响应快。与直升机相比，V-22“鱼鹰”飞机拥有较大的速度优势，它能够在较短时间内将执行特种作战的突击队员载运至对方境内的纵深地区。得益于安装在飞机上的大功率发动机，以及在平飞和悬停这两种模式下的不同飞行机理，V-22“鱼鹰”飞机在飞行中的加、减速过程都十分迅速。优异的加减速性能尽可能地缩短了飞机在着陆过程中暴露在敌方攻击火力下的时间。较高的飞行速度，再结合地形跟随和地形遮蔽战术，使V-22“鱼鹰”飞机在飞行中遭遇到敌方攻击的可能性要大大小于飞行速度较低的直升机。

作战航程大，自部署能力强。对飞机航程的比较在很大程度上还要取决于它所执行任务的模式。海军陆战队型V-22“鱼鹰”飞机在执行两栖突击任务时，其未经中间加油作战半径可达375千米，而典型的直升机一般只能达到137～183千米。通过长时间的试飞，空军型CV-22“鱼鹰”飞机突出的紧急出动能力已经得到了充分验证。正是由于V-22“鱼鹰”飞机同时拥有较高的飞行速度和较大的作战航程，所以在执行任务时，它可以从较远的距离上出动，而且抵达指定地点所需的时间也要远低于直升机。为了能够获得更佳的载重性能，V-22“鱼鹰”飞机也可采用短距滑跑起飞的方式，其所需的跑道长度要远远短于常规固定翼飞机。在执行特种作战任务时，V-22“鱼鹰”飞机的大航程性还使其能够在加油机的支援下完成越洋自行部署。

机载设备品种全，技术新。V-22“鱼鹰”飞机上的标配设备要比直升机多得多，这也是造成飞机生产成本过高的重要因素之一。空中受油探头、红外成像仪、雷达告警系统、电子战管理系统、激光告警机和红外导弹告警系统等都是机载的标配设备。另外，飞行员对飞机的操控方式也发生了变化，原本作为备份指示用的机电式指示器也被“巴克”综合显示屏所替换。另外，机上还计划安装综合式无线电频率干扰组件，其中不仅包括主动干扰机，还包含有定向红外干扰系统。除此之外，美国海军陆战队的MV-22飞机上将会装有用于自卫的机炮。

平台技术优越，改型前景广阔。由于V-22“鱼鹰”飞机本身性能的优越性，美国军方和英国军方已着手研制多种改型，主要有：

MV-22 MV-22飞机是V-22飞机系列第一种变型，为美国海军陆战队使用，部署在海军两栖攻击舰上。计划取代CH-46和CH-53A/D直升机，计划产量425架。MV-22飞机的主翼可以以主翼轴心为圆心做大范围的折叠，该型载3名机组人员和24名全副武装的海军陆战队员或者等量的货物。MV-22飞机有一种小改型：陆军救护型，未获得正式定单。

CV-22 美空军计划采用50架CV-22飞机取代自身装备的所有MH-53J、MH-60G直升机和MC-130E“攻击爪”运输机。性能先进的CV-22飞机比上述飞机飞得更快、更远，将使美空军和陆军的战术突击空运能力大大增强。而在以往，上述的多种直升机因为航程有限，必须由运输机先行运送到目标区域附近，然后再自行出动，CV-22飞机就省却了这些麻烦，突然性和可靠性大大增强。为了更好的完成上述任务，CV-22飞机特别装备了大型的副油箱，容量达7950升。电子设备方面将加装雷声公司的AN/APQ-174D地形回避/跟踪雷达、两台能实时接受卫星通信的Rockwell Collins公司的AN/ARC-210电台、改进的电子战系统、一个GPS定位装置、数字化地图和Motorola公司的单兵通信装置。另外还加装了三个铰绳速降装置、三个快速收绳装置和一个救生吊篮。

EV-22 美陆军计划用V-22飞机的电子战改型EV-22飞机取代EH-1、EH-60、RV-1、RC-12和OV-10等几种机型。

HV-22 HV-22飞机是计划中的美海军特种部队突击空运机型，用于海军战斗搜索与救援，可执行特种作战任务和后勤支援任务。

SV-22 SV-22飞机是美海军计划取代S-3“海盗”（Viking）反潜机的舰载通用机型，其最大作战半径达1205千米。SV-22飞机将装备悬挂声纳、磁异常探测器、声纳浮标和MK-50反潜鱼雷。

WV-22 WV-22飞机是美海军和英国皇家海军计划中的预警型，将用于取代E-2“鹰眼”（Hawkeye）预警机。它将采用先进的嵌入机身和机翼的相控阵雷达，即所谓的“智能蒙皮”。

美中尚有不足

桨盘载荷过高。V-22飞机的载重量与其笨重的机体相比显得非常不相称的，这是由于桨盘载荷过高造成的直接后果。在设计倾转翼飞机或是与此相类似飞行器的过程中，如何降低桨盘载荷问题始终是一个关键点和难点。桨盘载荷问题在根本上反映的是旋翼尺寸和机体重量之间的关系。旋翼尺寸越大，机体重量越轻，则桨盘载荷越低；反之则越高。旋翼尺寸的大小受限于前飞状态下桨尖的运动速度以及飞行器机体的大小，因此并不能单纯为了降低桨盘载荷而过分增大螺旋桨旋翼的直径。对于研制倾转翼飞机而言，如何降低机体重量是摆在工程技术人员面前的一个巨大挑战。

螺旋桨旋翼效率较低，发动机输出功率高。与直升机旋翼相比，螺旋桨旋翼的扭转角比较大，这对于确保桨叶根部能够在前飞状态下产生较大的拉力是十分有必要的。但在悬停状态时，采用大扭转角设计螺旋桨旋翼，其工作效率会大大降低，这就意味着由发动机输送过来的可用功率有很大一部分都被损耗了。因此，与相同重量直升机相比，V-22飞机保持悬停飞行所需的发动机功率输出自然要大。与装有螺旋桨的固定翼飞机相比，倾转翼飞机在前飞状态下的螺旋桨旋翼工作效率要低于固定翼飞机上的螺旋桨，V-22飞机上的螺旋桨旋翼只有保持较小的前飞速度才能保持其高效性。尽管V-22飞机的发动机功率与机体重量之间的比值较高，但其飞行速度仍被限制在较低的范围内。

结构布局独特，气动特性复杂。在直升机前飞速度很低且下降速度较大时，它就会陷入到自身的下洗气流当中，此时极易导致涡环状态的发生。在涡环状态下，空气会绕着旋翼桨叶的叶尖呈环形流动，形成了类似于炸面包圈的涡流。涡流内部的空气压力下降，这就导致旋翼会损失一部分升力。如果此时飞行员试图通过加大油门、增大桨叶工作迎角的方法来弥补因涡流而损失的那部分升力，那么涡环运动将会加速，导致旋翼损失更多的升力，情况就变得更加糟糕了。由于V-22飞机的机体重量大，导致由发动机输出的可用于机动飞行的剩余功率减少。另外，V-22飞机上的两副螺旋桨旋翼采用的是较为独特的横列式布置方式，一旦在飞行过程中出现一侧旋翼进入涡环状态，而另一侧则正常工作的情况，就会导致左右两侧的升力失衡，飞机就会向着受到涡环影响的一侧旋翼方向滚转。

可靠性和维修性明显不足，飞行安全性有待提高。众所周知，可靠性的高低直接影响着安全性的好坏。迄今为止，两架V-22飞机的坠毁事故都可能是源于发动机舱内液压系统的泄漏。机上液压系统，尤其是发动机舱内与飞行控制系统相关部分的可靠性低的问题，对V-22飞机的安全飞行构成了极大威胁。可靠性和维修性之所以不甚理想，除了与维护人员的技术水平、熟练程度等因素相关之外，更重要的还源自于飞机设计上的欠缺。就在2000年发生两起坠机事故之后，事故调查人员就已经充分地认识到了这一问题的严重性，要求贝尔和波音公司对发动机舱进行重新设计。